一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，涉及一種機械磨削方法。選擇一端面開有圓形凹槽杯型砂輪，將金屬砂輪棒內(nèi)嵌于凹槽中并用螺栓鎖緊；在電機軸上裝上絕緣套筒并將杯型砂輪套在絕緣套筒上，將絕緣墊片、壓板套在杯型砂輪內(nèi)外端面用螺母固定，將兩個連接在支架上的導(dǎo)電刷對稱固定于杯型砂輪兩側(cè)；球體套在脹套上并用螺母固定，球體轉(zhuǎn)軸兩端分別套上絕緣套并由機床卡盤和頂尖固定，將連接在支架上的導(dǎo)電刷固定于機床刀架上，導(dǎo)電刷與球體轉(zhuǎn)軸緊貼；用兩根導(dǎo)線分別與脈沖電源兩極相連，正極端與杯型砂輪兩側(cè)導(dǎo)電刷連接，負(fù)極端與球體主軸緊貼的導(dǎo)電刷連接；使杯型砂輪與球體工件構(gòu)成回路，且與機床絕緣，通電后即可進(jìn)行加工。
【專利說明】一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球體磨削方法，尤其是涉及一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]磨削加工是應(yīng)用較為廣泛的切削加工方法之一，電火花是應(yīng)用最為廣泛的特種加工方法。在加工一些硬度高、耐磨系數(shù)大的耐磨材料時，會出現(xiàn)加工效率低，砂輪磨損大的問題。
[0003]電火花磨削是指在工具和工件之間產(chǎn)生脈沖放電來去除導(dǎo)電材料的電火花加工，英文簡稱EDG。電火花磨削分為電火花成形磨削、電火花小孔內(nèi)圓磨削、電火花鏟磨、電火花刃磨和電火花螺紋磨削等幾種方法。此方法是利用導(dǎo)電磨輪代替普通砂輪，導(dǎo)電磨輪及工件分別與脈沖電源連接，磨輪高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)工件與磨輪之間保持狹小的火花間隙(0.01?0.07mm),在間隙中產(chǎn)生高頻火花放電去除金屬材料,達(dá)到磨削加工目的。電火花成形磨削適用于加工任何導(dǎo)電材料，對機械磨削困難的硬質(zhì)材料更能發(fā)揮優(yōu)越性。
[0004]高硬度高精度合金球體精密磨削加工較為困難，這是由于合金球面硬度高，抗磨系數(shù)大，傳統(tǒng)工藝加工難度大。由于球面硬度通常為HRC60，有些甚至超過HRC70，與普通合金刀具的硬度相當(dāng)，抗磨系數(shù)大。加工尺寸大而尺寸、形狀、表面精度要求極高。應(yīng)用于能源、化工、煤炭等項目的大型流體控制裝置的高精高硬合金球面零件大多數(shù)工作在高溫、高壓等極端條件下，密封性能要求極高，結(jié)構(gòu)上基本采用整體式硬密封結(jié)構(gòu)，即要求閥座與球體之間的配合是硬對硬的剛性配合。這就要求在保證球面內(nèi)芯在閥座中能夠轉(zhuǎn)動自如的情況下，同時要保證兩者的配合在高溫、高壓的環(huán)境下不漏水、漏氣、漏油，這就對閥座與球體的配合精度、形狀精度提出了極高的要求。如Φ400_直徑的球體要求其形狀誤差不能夠超過0.008mm，表面粗糙度Ra要小于0.4 μ m。WC涂層硬度彡HRC65以上，不易磨削。Ν?60涂層硬度雖然只有HRC60左右，但這種材料韌性非常好，且磨屑非常容易鑲嵌在砂輪容屑空間中，使砂輪變鈍，同樣磨削效率非常低。
[0005]由于傳統(tǒng)機械磨削的局限性，在爭對高硬耐磨合金材料的磨削加工中可采用電火花機械磨削復(fù)合加工的方法來對零部件進(jìn)行高效高精磨削加工。目前圍繞球面高效精密加工技術(shù)的研究，許多科技工作者已經(jīng)作出了大量工作。如黃宏偉，陳相志，余英良等通過對石油輸送管道用大型球體的數(shù)控磨削加工，闡述普通磨床的數(shù)控改造，應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)的直線指令，將被控坐標(biāo)兩直線運動的聯(lián)動運動，轉(zhuǎn)換為兩旋轉(zhuǎn)運動的聯(lián)動運行，實現(xiàn)了等速旋轉(zhuǎn)運行的球面數(shù)控磨削。李雪飛等學(xué)者提出了球面的ELID杯式砂輪磨削方法，該方法比傳統(tǒng)的磨削方式能得到更低的表面粗糙度值以及更高的形狀精度；哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉晉春、趙萬生等教授在系統(tǒng)分析球面展成電火花加工運動規(guī)律并建立相應(yīng)通用數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對球面展成電火花加工過程進(jìn)行了計算機圖形仿真并取得了較好結(jié)果等，但他們都具有一定的局限性例如僅爭對小口徑、單件球體的加工；加工效率不高；僅停留在理論層面等，而電火花機械磨削復(fù)合加工改變了傳統(tǒng)磨削的磨削機理，在合金球面加工方面，有著巨大的優(yōu)勢和潛力。經(jīng)過大量試驗表面電火花機械復(fù)合磨削高硬合金球面在加工效率、加工質(zhì)量及精度方面有較大的提高和改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)磨削的不足之處而提供一種能夠有效提高超硬球體的磨削加工效率并保證加工表面質(zhì)量，降低電極損耗的一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0008]1、一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，包括以下步驟:
1)選擇一塊杯型砂輪，其材質(zhì)為導(dǎo)電性良好的技術(shù)鋰，該杯型砂輪端面開有若干圓形凹槽，選擇金屬結(jié)合劑金剛石砂輪棒內(nèi)嵌于凹槽中并用螺栓鎖緊，砂輪棒可拆卸更換；
2)在電機主軸上裝上絕緣套筒并將杯型砂輪套在絕緣套筒上，依次將絕緣墊片、壓板套在杯型砂輪內(nèi)外端面，用鎖緊螺母固定，選擇兩個導(dǎo)電刷連接在支架上并對稱固定于杯型砂輪兩側(cè)；
3)球體套在脹套上并用鎖緊螺母固定，球體轉(zhuǎn)軸兩端分別套上絕緣套并由機床卡盤和頂尖固定，選擇一把導(dǎo)電刷連接支架固定于機床刀架上，導(dǎo)電刷與球體轉(zhuǎn)軸緊貼；
4)用兩根導(dǎo)線分別與脈沖電源兩極相連，其中接正極的一根導(dǎo)線與杯型砂輪兩側(cè)導(dǎo)電刷連接，接負(fù)極的一根導(dǎo)線與球體主軸緊貼的導(dǎo)電刷連接；使杯型砂輪與球體工件構(gòu)成回路，且與機床絕緣；
5)打開可調(diào)脈沖電源，給杯型砂輪與球體工件通電，然后運行機床進(jìn)行加工，即可實現(xiàn)電火花機械磨削的復(fù)合加工。
[0009]2、如權(quán)利要求1所述的一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，其特征在于步驟I)中，所述金屬金剛石砂輪的材質(zhì)為青銅，具有良好導(dǎo)電性且數(shù)量為10個，且沿所述杯型磨盤的端面周向間隔均勻布置。
[0010]3、如權(quán)利要求1所述的一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，其特征在于步驟2)中，所述絕緣套筒為PA6尼龍，所述絕緣墊片為聚四氟乙烯。
[0011]4、如權(quán)利要求1所述的一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，其特征在于步驟2)、3)中，所述導(dǎo)電刷材質(zhì)為黃銅，銅塊底部有彈簧，依靠壓緊力與杯型砂輪及球體轉(zhuǎn)軸緊密貼合。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的工作原理及有益效果如下:
[0013]由于杯型砂輪與球體工件兩者都與機床之間做好絕緣措施，杯型砂輪和導(dǎo)電刷都具有良好導(dǎo)電性，這樣，因為導(dǎo)電刷與脈沖電源正、負(fù)極相連接后就使得杯型砂輪與球體工件之間形成回路，滿足電火花加工裝置和原理上的要求。在加工毛坯球體的粗加工階段，采用大能量高效蝕除材料，青銅金剛石砂輪結(jié)合劑與球體表面材料之間的微小間隙，會擊穿介質(zhì)產(chǎn)生火花放電加工，通過瞬時高溫蝕除球體表面金屬材料來得到較高的加工效率，在線調(diào)小電參數(shù)能量過渡到精加工，此時由于放電間隙很小，在進(jìn)行火花放電加工的同時，砂輪電極表面的磨粒也對球面進(jìn)行機械刮削作用來去除材料，顯著提高加工效率，因為放電能量小，電蝕坑也較小再加上機械磨削的作用存在，已能得到較高的表面質(zhì)量。在超精密磨削階段可關(guān)閉脈沖電源進(jìn)行純機械精密磨削，提高球體表面光整度以達(dá)到指標(biāo)要求。放電加工也可及時對砂輪電極進(jìn)行修整，消除切屑阻塞砂輪表面影響磨削效果。工作時，既有機械磨削作用，又有電火花作用，并且磨削和電火花的作用強弱是可以分別控制的，改變電參數(shù)就可以控制電火花強弱，改變磨削要素，就可以控制機械磨削強度。本發(fā)明巧妙地將電火花加工與機械磨削加工融合在一起，加工中采用磨削的進(jìn)給系統(tǒng)，即利用了電火花無明顯切削力，能快速加工各種耐磨削材料的，又結(jié)合了機械磨削能得到高精度高質(zhì)量零件的優(yōu)勢，電火花的熱蝕除減輕砂輪的負(fù)擔(dān)，減小的磨削力并且砂輪電極的損耗不會影響球體的加工精度與質(zhì)量。由此可見，本發(fā)明綜合了兩種加工方法的優(yōu)點，兩者相輔相成，協(xié)同起來完成超硬球體的高效高精加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例的加工狀態(tài)示意圖。
在圖中:電機I，絕緣墊片2，絕緣套筒3，鎖緊螺母4，支架5，導(dǎo)電刷6，杯型砂輪7，金屬金剛石砂輪棒8，脹套9，絕緣套10，頂尖11，壓板12，導(dǎo)電刷13，脈沖電源14，鎖緊螺母15，卡盤16，絕緣套17，導(dǎo)電刷18，刀架19。

【具體實施方式】
[0015]為更好的說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]本發(fā)明一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，包括以下步驟:
1)選擇一塊杯型砂輪7，其材質(zhì)為導(dǎo)電性良好的技術(shù)鋰，該杯型砂輪端面開有若干圓形凹槽，選擇金屬結(jié)合劑金剛石砂輪棒8內(nèi)嵌于凹槽中并用螺栓鎖緊，砂輪棒可拆卸更換；
2)在電機I主軸上裝上絕緣套筒3并將杯型砂輪套在絕緣套筒上，依次將絕緣墊片2、壓板12套在杯型砂輪內(nèi)外端面，用鎖緊螺母4固定，選擇兩個導(dǎo)電刷6、13連接在支架5上并對稱固定于杯型砂輪兩側(cè)；
3)球體套在脹套9上并用鎖緊螺母15固定，球體轉(zhuǎn)軸兩端分別套上絕緣套10、17并由機床卡盤16和頂尖11固定，選擇一把導(dǎo)電刷18連接支架固定于機床刀架19上,導(dǎo)電刷與球體轉(zhuǎn)軸緊貼；
4)用兩根導(dǎo)線分別與脈沖電源14兩極相連，其中接正極的一根導(dǎo)線與杯型砂輪兩側(cè)導(dǎo)電刷連接，接負(fù)極的一根導(dǎo)線與球體主軸緊貼的導(dǎo)電刷連接；使杯型砂輪與球體工件構(gòu)成回路，且與機床絕緣；
5)打開可調(diào)脈沖電源，給杯型砂輪與球體工件通電，然后運行機床進(jìn)行加工，即可實現(xiàn)電火花機械磨削的復(fù)合加工。
【權(quán)利要求】
1.一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，其特征在于包括以下步驟: 1)選擇一塊杯型砂輪，其材質(zhì)為導(dǎo)電性良好的金屬鋰，該杯型砂輪端面開有若干圓形凹槽，選擇金屬結(jié)合劑金剛石砂輪棒內(nèi)嵌于凹槽中并用螺栓鎖緊，砂輪棒可拆卸更換； 2)在電機主軸上裝上絕緣套筒并將杯型砂輪套在絕緣套筒上，依次將絕緣墊片、壓板套在杯型砂輪內(nèi)外端面，用鎖緊螺母固定，選擇兩個導(dǎo)電刷連接在支架上并對稱固定于杯型砂輪兩側(cè)； 3)球體套在脹套上并用鎖緊螺母固定，球體轉(zhuǎn)軸兩端分別套上絕緣套并由機床卡盤和頂尖固定，選擇一把導(dǎo)電刷連接支架固定于機床刀架上，導(dǎo)電刷與球體轉(zhuǎn)軸緊貼； 4)用兩根導(dǎo)線分別與脈沖電源兩極相連，其中接正極的一根導(dǎo)線與杯型砂輪兩側(cè)導(dǎo)電刷連接，接負(fù)極的一根導(dǎo)線與球體主軸緊貼的導(dǎo)電刷連接；使杯型砂輪與球體工件構(gòu)成回路，且與機床絕緣； 5)打開可調(diào)脈沖電源，給杯型砂輪與球體工件通電，然后運行機床進(jìn)行加工，即可實現(xiàn)電火花機械磨削的復(fù)合加工。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，其特征在于步驟1)中，所述金屬金剛石砂輪的材質(zhì)為青銅，具有良好導(dǎo)電性且數(shù)量為10個，且沿所述杯型磨盤的端面周向間隔均勻布置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，其特征在于步驟2)中，所述絕緣套筒為PA6尼龍，所述絕緣墊片為聚四氟乙烯。
4.如權(quán)利要求1所述的一種超硬球體電火花機械復(fù)合磨削加工方法，其特征在于步驟2)、3)中，所述導(dǎo)電刷材質(zhì)為黃銅，銅塊底部有彈簧，依靠壓緊力與杯型砂輪及球體轉(zhuǎn)軸緊密貼合。
【文檔編號】B23H5/04GK104368885SQ201410504231
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】郭鐘寧, 劉源添, 何建文, 潘運清, 賴海瑜, 羅苑林, 劉會新 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)